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Java Lambda 表达式入门

Lambda 表达式是 Java 8 引入的最重要特性之一，它为 Java 带来了函数式编程的能力，让代码变得更简洁、更灵活。

1. 什么是 Lambda 表达式？

简单来说，Lambda 表达式是一个匿名函数（没有函数名的函数）。

它允许你将功能（代码块）作为方法参数传递，或者将代码像数据一样进行处理。它的核心目标是用来简化函数式接口 (Functional Interface) 的实现。

2. 什么是函数式接口？

这是使用 Lambda 表达式的前提。

一个函数式接口是指有且仅有一个抽象方法的接口。

  • Java 中有很多我们熟知的函数式接口，例如：
    • Runnable (只有一个 run() 方法)
    • Comparator (只有一个 compare() 方法)
    • ActionListener (只有一个 actionPerformed() 方法)
  • Java 8 在 java.util.function 包中新增了大量函数式接口来配合 Lambda，如 Predicate, Consumer, Function, Supplier 等。
  • 你可以使用 @FunctionalInterface 注解来标记一个接口是函数式接口，如果该接口不满足条件（例如，有多个抽象方法），编译器会报错。这个注解是可选的，但建议使用。

3. Lambda 表达式的语法

Lambda 表达式的语法非常简洁，由三部分组成：

(parameters) -> { body }

  • (parameters)：参数列表。
    • 如果没有参数，使用空括号 ()。
    • 如果只有一个参数，可以省略括号。
    • 参数类型可以省略，编译器会根据上下文自动推断（类型推断）。
  • ->：箭头符号，分隔参数和主体。
  • { body }：方法体，即函数要执行的代码。
    • 如果方法体只有一条语句，可以省略大括号 {}。
    • 如果方法体只有一条返回语句，可以同时省略大括号 {} 和 return 关键字。

语法演进示例：

场景 示例
无参数，单语句 () -> System.out.println("Hello");
单参数，单语句 name -> System.out.println("Hello, " + name);
多参数，多语句 (a, b) -> { int sum = a + b; return sum; }
多参数，单返回语句 (a, b) -> a + b;

4. 从匿名内部类到 Lambda

Lambda 表达式最直观的好处就是替代冗长的匿名内部类语法。

场景：启动一个新线程。

传统方式 (匿名内部类):

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running...");
    }
}).start();

Runnable 是一个函数式接口，我们真正关心的只是 run() 方法里的代码。

Lambda 方式:

new Thread(() -> System.out.println("Thread is running...")).start();

代码瞬间变得清晰简洁！编译器知道 new Thread() 需要一个 Runnable 对象，而 Runnable 只有一个 run() 方法，该方法无参数、无返回值。所以 () 对应 run() 的参数，System.out.println(...) 对应 run() 的方法体。

5. 常见函数式接口与 Lambda 示例

接口 抽象方法 作用 Lambda 示例
Predicate<T> boolean test(T t) 判断：接收一个参数，返回布尔值。常用于过滤。 s -> s.isEmpty()
Consumer<T> void accept(T t) 消费：接收一个参数，无返回值。常用于处理数据。 s -> System.out.println(s)
Function<T, R> R apply(T t) 转换：接收一个参数，返回一个结果。常用于映射。 s -> s.length()
Supplier<T> T get() 供给：不接收参数，返回一个结果。常用于对象创建。 () -> new ArrayList<>()
Comparator<T> int compare(T o1, T o2) 比较：接收两个参数，用于排序。 (s1, s2) -> s1.compareTo(s2)

实战示例：

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "", "Bob", "Charlie"));

// 1. 使用 Predicate 过滤掉空字符串
names.removeIf(s -> s.isEmpty()); // names 变为 ["Alice", "Bob", "Charlie"]

// 2. 使用 Consumer 遍历并打印
names.forEach(s -> System.out.println(s));

// 3. 使用 Function 转换 (Stream API)
List<Integer> nameLengths = names.stream()
                                 .map(s -> s.length()) // 将 String 转换为其长度 Integer
                                 .collect(Collectors.toList()); // [5, 3, 7]

6. 方法引用 (Method References)

方法引用是 Lambda 表达式的一种语法糖，可以让代码更加简洁。当你想要执行的 Lambda 操作已经有现成的方法可以实现时，就可以使用方法引用。

方法引用类型 语法 Lambda 示例 方法引用示例
静态方法引用 ClassName::staticMethod s -> Integer.parseInt(s) Integer::parseInt
实例方法引用(特定对象) instance::instanceMethod () -> instance.doSomething() instance::doSomething
实例方法引用(任意对象) ClassName::instanceMethod s -> s.toUpperCase() String::toUpperCase
构造方法引用 ClassName::new () -> new String() String::new

示例：

// Lambda 写法
names.forEach(s -> System.out.println(s));

// 方法引用写法 (更简洁)
names.forEach(System.out::println);

这里的 System.out::println 等价于 s -> System.out.println(s)，因为 forEach 方法需要一个 Consumer<String>，它的 accept(String s) 方法正好可以由 println(String s) 方法来实现。

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